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文檔簡介
1、雙支腿流化床是超臨界循環(huán)流化床鍋爐大型化發(fā)展的優(yōu)選方案之一。目前,人們對單布風板流化床氣固兩相流動特性有了較深刻的認識和理解,但是對雙支腿流化床氣固兩相流動特性的認識還處在起步階段。
本文結合實驗和數(shù)值模擬分別對雙支腿流化床(DL-FB)和雙支腿循環(huán)流化床(DL-CFB)氣固兩相流動特性進行了系統(tǒng)深入地研究。獲得了DL-FB和DL-CFB兩半床間顆粒交換的特性規(guī)律、氣固流動的穩(wěn)定性的機理,以及操作參數(shù)、幾何結構參數(shù)對雙支腿
2、流化床氣固流動狀態(tài)和穩(wěn)定性的影響規(guī)律。深化了對雙支腿流化床氣固兩相流動特性的認識。
在二維DL-FB可視化實驗裝置上進行了半床間顆粒交換的實驗研究,獲得了流化風速和床存量對顆粒交換和氣固流動穩(wěn)定性的影響規(guī)律。對半床間的差壓脈動進行了功率譜密度分析,揭示了半床間氣固流動行為是由不對稱的氣泡行為和顆粒交換行為引起的;發(fā)現(xiàn)了顆粒團交換和單顆粒交換是雙支腿流化床內顆粒交換的兩種主要形式;顆粒團交換的主頻小于非對稱氣泡行為和單顆粒交
3、換共同產(chǎn)生的主頻。
在二維DL-CFB實驗臺上,采用插板/隔板取樣稱重法獲得了顆粒濃度的縱向和橫向分布規(guī)律。顆粒濃度在床截面上呈“W”型分布。采用雙示蹤氣體實驗得出DL-CFB的氣體橫向分散系數(shù)在30~300cm2/s,床底部劇烈的顆粒交換加劇了氣體的橫向分散強度。對半床間差壓脈動進行了混沌理論分析,首次對DL-CFB內氣固流動的穩(wěn)定性進行了五個階段劃分:即鼓泡床顆粒未交換段、鼓泡床顆粒交換段、湍動床顆粒交換段、夾帶床顆粒
4、交換段和快速床顆粒交換段。
建立了兩類數(shù)值模擬平臺。采用C語言建立了基于正交結構化網(wǎng)格的CFD-DEM數(shù)值實驗平臺。在此基礎上,為了拓展DEM在非規(guī)則網(wǎng)格領域的應用,同時借助商業(yè)軟件在計算和后期處理方面的優(yōu)勢,首次提出了非規(guī)則Fluent網(wǎng)格與正交結構DEM網(wǎng)格實現(xiàn)高效耦合的區(qū)域覆蓋法;并成功建立了基于非規(guī)則網(wǎng)格的CFD-DEM數(shù)值實驗平臺,突破了DEM模型無法靈活對非規(guī)則幾何結構物理模型進行數(shù)值模擬的難題。
5、 采用基于正交結構化網(wǎng)格和非規(guī)則網(wǎng)格的兩種CFD-DEM模擬平臺對DL-FB氣固兩相流動特性進行了深入研究,模擬結果與實驗結果吻合,證明本文建立的模擬平臺是合理的。在此基礎上,采用更為靈活的基于非規(guī)則網(wǎng)格的CFD-DEM模擬平臺、結合Shannon熵分析方法定量獲得了操作參數(shù)(流化氣速、床存量、床料粒徑)和結構參數(shù)(支腿高度、中隔墻位置及高度)對DL-CFB氣固兩相流動的影響規(guī)律。數(shù)值模擬實驗深入揭示了雙支腿循環(huán)流化床內氣固流動狀態(tài)、流
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